Análisis metagenómico en biofilms de ecosistemas acuáticos sometidos a contaminación por As y su efecto en Cnesterodon decemmaculatus (Poeciliidae, Cyprinodontiformes)

Abstract

La contaminación del agua dulce por arsénico (As) es una problemática a nivel mundial. Particularmente, en los arroyos pampeanos se puede encontrar este metaloide en concentraciones superiores a las recomendadas por organismos internacionales y a la estipulada por las normativas nacionales. Esto es de gran preocupación ya que se han informado serias consecuencias de la exposición a altas concentraciones de As tanto a nivel de la salud humana como a nivel ecológico. El objetivo general del presente trabajo fue evaluar el efecto del As sobre la estructura de la comunidad del biofilm y sobre ejemplares del pez nativo Cnesterodon decemmaculatus. Para ello, se recolectaron muestras de biofilm del arroyo Naveira, Luján, Provincia de Buenos Aires (Coordenadas: 34o34'02" S 59o03'51" O) y se utilizaron peces C. decemmaculatus criados en laboratorio. Se tomaron muestras de agua del sitio de muestreo para calcular el Índice de Calidad del Agua. Se realizaron dos bioensayos. En el primero, se cultivó el biofilm a diferentes concentraciones de As (0, 0,2 y 20 mg/L) en acuarios de vidrio, dentro de cámaras de incubación con fotoperíodo y temperatura controlados (16 h L:8 h O y 22 ± 1°C), y aireación constante durante 31 días con renovaciones del medio cada 9 días. Luego, se realizó la extracción de ADN de las muestras de los 3 tratamientos y del arroyo. Para amplificar los fragmentos de gen 16S ARNr de las muestras de la comunidad de biofilm, se utilizó 30 ng de ADN purificado, estudiando las regiones hipervariables V3 y V4 del gen 16S bacteriano. Se analizó la composición taxonómica de cada muestra, la diversidad alfa de cada tratamiento, las principales vías metabólicas y se realizó un Análisis de Componentes Principales de los phylum presentes y un Análisis Discriminante Lineal de las vías metabólicas. Se observaron cambios significativos en relación a la composición taxonómica de las bacterias que componen esta comunidad microbiana tras la exposición al metaloide. Sin embargo, este efecto no se observó en la concentración baja utilizada (0,2 mg / L), que es la que se corresponde a niveles ecológicamente relevantes. Los phylum que se vieron significativamente afectados fueron Verrucomicrobiota, Acidobacteriota, Patescibacteria, Hydrogenedentes y WPS-2. Las frecuencias relativas de los grupos Verrucomicrobiota, WPS-2 y Patescibacteria se vieron notablemente disminuidas en el tratamiento con alto As, mientras que el grupo Acidobacteriota se vió incrementado en ambos tratamientos con As. Finalmente, se logró caracterizar el perfil metabólico del biofilm crecido sobre las hojas de organismos de la planta acuática Elodea

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canadensis en el Arroyo Naveira. Además, se identificaron las principales rutas metabólicas alteradas tras el cultivo en laboratorio y tras la exposición a As. Por otro lado se realizó un bioensayo de 9 días, con renovación de los medios cada 48 h, en acuarios de vidrio, dentro de cámaras de incubación con fotoperíodo y temperatura controlados (16L:8O y 22 ±1°C), y aireación constante. En este caso, se utilizaron diez peces nativos de la especie C. decemmaculatus por pecera y se realizaron cuatro tratamientos: peces en agua potable (AP), peces en un medio con concentración de As 1 mg/L, peces en AP con biofilm y peces en el medio con As y biofilm. Tras 4 días de exposición a As se realizaron observaciones de conductas alimentarias. Para esto, se colocaron 5-6 esferas de alimento Tetrafin molido con agar cuya masa total fue de 12 mg, aproximadamente el 1% de la masa total de peces y se determinó el Tiempo de Primera Captura (TPC, tiempo (s) transcurrido entre el agregado de las esferas de alimento y la primera captura) y el Tiempo Total de Captura (TTC, tiempo (s) desde la primera captura hasta el consumo final del alimento ofrecido). Luego, se estimó el TTC por cada miligramo de alimento por cada pez para cada unidad experimental. En este sentido, se identificó el Tiempo de Primera Captura como un posible biomarcador comportamental dado que mostró una reducción significativa en el tratamiento con As. No se observaron diferencias significativas en las mediciones del Tiempo Total de Captura. El biofilm mostró un efecto amortiguador de la toxicidad del As sobre los peces nativos utilizados ya que en el tratamiento realizado con peces, biofilm y As el TPC no se vió disminuido como sucedió en el tratamiento sin biofilm. Este estudio evidenció el efecto de la exposición a As sobre la comunidad bacteriana del biofilm y sobre algunas conductas alimentarias de C. decemmaculatus.